针对航空航天、汽车等铝合金零部件制造领域的焊接应用需求,本文提出了将一种新型冗余驱动2SPR-2RPU并联机构(S、P、R、U分别为球副、移动副、转动副和虎克铰)并将其作为搅拌摩擦焊机器人的主进给机构。运用螺旋理论的方法计算了该机构的自由度,求解了其位置逆解与速度雅克比矩阵。考虑并联机构自身重力因素,建立了2SPR-2RPU并联机构的静力学模型。由于机构自由度数目小于小于驱动数目,其驱动力具有多种分配方法,针对机构驱动冗余的特点,运用拉格朗日乘数法,对驱动力进行分配求解。根据速度雅克比矩阵对2SPR-2RP U并联机构的奇异性进行了分析,并通过对机构杆件尺寸合理设计对其奇异位形进行规避。本文的主要内容包括:(1)本文针对航空航天以及汽车铝合金件等领域的应用需求提出了一种新型冗余驱动2SPR-2RPU并联机构,作为搅拌摩擦焊接设备的主进给机构,对该机构进行了构型设计,并描述了该并联机构构型。(2)运用螺旋理论的方法计算了2SPR-2RPU并联机构的自由度,运用矢量法求解其位置解,考虑到机构约束条件建立了该机构的工作空间。求出了冗余驱动2SPR-2RPU并联机构的运动学雅可比矩阵,并基于雅可比矩阵建立了2SPR-2R PU并联机构的奇异性、承载能力、灵巧性等运动学性能评价指标。(3)建立了双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头对汽车薄板件焊接工作过程中受力的数学模型。使用拆杆法对该并联机器人进行静力学分析,由于机构自由度数目小于小于驱动数目,其驱动力具有多种分配方法,运用拉格朗日乘数法,引入目标函数,并对并联机构的驱动力进行分配求解。基于分析所得的机构静力学受力模型根据具体算例利用有限元分析软件对2SPR-2RPU搅拌摩擦焊并联机器人的重要零部件进行强度校核。搭建了2SPR-2RPU并联机构的样机平台,介绍了样机控制系统硬件的选型和其通讯的建立方法。(4)采用拉格朗日方法对冗余驱动2SPR-2RPU并联机构建立动力学方程,并利用拉格朗日乘数法对机构进行了驱动力分配,利用Matlab软件计算并绘制出冗余驱动2SPR-2RPU并联机构在固定轨迹下的驱动力,为该并联机构动力学的求解为后期对冗余驱动2SPR-2RPU并联机构的控制方面的研究奠定了基础。